ุงูุณูููุงูู ู ุนูููููููู ู ููุฑูุญูู ูุฉู ุงูููู ููุจูุฑูููุงุชููู
Cold plate bukan komponen yang berdiri sendiri. Dia bagian dari satu loop pendingin yang terdiri atas:
- Paket baterai, sumber kalor
- Cold plate, tempat pertukaran kalor antara baterai dan fluida
- Pompa, menggerakkan fluida sekaligus mengatasi rugi tekanan
- Radiator atau chiller, membuang kalor dari fluida ke lingkungan
- Reservoir, menampung fluida
Yang saya analisis di proyek ini hanya nomor 2. Tapi keputusan desain di cold plate berdampak ke komponen lain, terutama pompa: semakin besar penurunan tekanan di kanal, semakin besar daya pompa yang dibutuhkan. Ini yang nanti bikin persoalannya jadi multi-objektif.
Bagian – Bagian Cold Plate
Pelat. Di paper acuan, ukurannya 810 ร 450 ร 20 mm, menyesuaikan dimensi paket baterai. Materialnya aluminium dengan konduktivitas termal 202,4 W/mยทK. Aluminium dipilih karena konduktivitasnya tinggi tapi massanya ringan โ pertimbangan yang penting untuk kendaraan.
Kanal. Ini bagian yang paling menentukan. Di paper, kanalnya berbentuk serpentine, yaitu satu jalur berkelok yang melewati seluruh area pelat. Penampangnya menyerupai elips, dengan lebar tetap 30 mm dan tinggi yang divariasikan.
Inlet dan outlet. Tempat fluida masuk dan keluar. Di paper, keduanya diperpanjang 300 mm ke luar pelat supaya aliran sempat berkembang penuh sebelum masuk area analisis.
Sepanjang pembacaan saya, ada beberapa konfigurasi kanal yang umum dipakai:
- Kanal lurus paralel, penurunan tekanannya kecil, tapi tiap kanal bekerja sendiri-sendiri sehingga distribusi alirannya bisa tidak merata
- Serpentine, satu jalur panjang, laju aliran di tiap segmen otomatis sama, tapi rugi tekanannya lebih besar karena panjang lintasan dan banyaknya belokan
- Spiral dan bionic, performanya bisa lebih baik, tapi pembuatannya jauh lebih rumit
Paper acuan memilih serpentine, dan menurut saya masuk akal: distribusi alirannya terjamin tanpa perlu manifold khusus, dan geometrinya masih realistis untuk diproduksi. Konsekuensi rugi tekanannya kemudian justru dijadikan salah satu parameter yang dioptimasi.
Cara Kalor Berpindah
Alurnya:
- Sel baterai membangkitkan kalor akibat reaksi kimia, polarisasi, dan efek Joule
- Kalor masuk ke pelat aluminium lewat konduksi
- Kalor merambat di dalam pelat, lalu berpindah ke fluida lewat konveksi di dinding kanal
- Fluida membawa kalor keluar sistem
Karena konduksi di padatan dan konveksi di fluida terjadi bersamaan dan saling mempengaruhi, kasus ini disebut conjugate heat transfer. Di simulasi nanti, ini berarti domain padat dan fluida harus diselesaikan bersamaan, bukan terpisah.
